## OPTIMALISASI UNJUK KERJA COOLING TOWER DI PT. GEO DIPA ENERGI UNIT PATUHA
Sujono 1* , Muhammad Rizky Alhafiz 1 , Raka Anugrah Pratama 2
1 Program Studi Teknik Mesin Kilang, Politeknik Energi dan Mineral Akamigas, Indonesia
2 PT. Geo Dipa Energi Unit Patuha, Bandung, Indonesia

## ABSTRAK
Cooling tower pada industri panas bumi digunakan untuk mendinginkan air pendingin kondensor turbin. Salah satu jenis cooling tower ini adalah induce draft counterflow dengan flow rate desain 9.259 ton/h. Proses pendinginan pada cooling tower dilakukan menggunakan 5 buah cell dengan temperatur  air  masuk  41,6˚C  yang  didinginkan  hingga  temperatur  20,2˚C.  Be rdasarkan  data commissioning pada tahun 2014, efektivitas cooling tower sebesar 81,06% dan saat ini mengalami penurunan menjadi 71,21%.  Sedangkan efektivitas cooling tower pada kondisi operasi saat ini bedasarkan perhitungan telah mengalami penurunan sebesar 9,85%. Bedasarkan permasalahan tersebut, divisi maintenance melakukan modifikasi dan pembersihan komponen cooling tower. Hasil  analisa  dari  modifikasi  dan  pembersihan cooling  tower diperoleh  efektivitas  maksimal sebesar 82,70% dengan analisa kehilangan kalor sebesar 500.693.666,5 KJ/jam.
Kata Kunci : cooling tower , panas bumi, efektivitas, kondensor, induce draft
jono1166@gmail.com

## 1. Pendahuluan
Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki  cadangan  panas  bumi  melimpah. Panas bumi di Indonesia sering dimanfaatkan untuk  industri  pembangkit  listrik  yang nantinya  diharapkan  dapat  membantu  in- dustri  pembangkit  listrik  non  panas  bumi dalam  menyediakan  listrik  baik  dalam  skala industri maupun rumah tangga. Dalam indus- tri panas bumi, cooling tower merupakan sa- lah satu peralatan penting untuk menunjang proses produksi.
Dalam  proses  produksi, cooling  tower ber- peran  untuk  mendinginkan  air  pendingin kondensor.  Kondesat  uap  dalam  kondensor
akan  didinginkan  oleh  air  pendingin  yang disirkulasikan  dari cooling  tower .  Air  pen- dinginan  tersebut  nantinya  akan  di  sirku- lasikan kembali menuju cooling tower untuk didinginkan  temperaturnya.  Selama  proses pengoperasian, cooling  tower telah  meng- alami  penurunan  yang  awalnya  81,06% menjadi 71,21%. Pada temperatur air masuk mengalami kenaikan yang sebelumnya 41,6˚C menjadi 4 4,1˚C.
Berdasarkan kondisi operasi saat ini dan kon- disi perawatan sebelumnya, dapat diasumsi- kan bahwa penurunan efektivitas cooling to- wer disebabkan oleh komponen cooling tower yang  telah  mengalami  pengotoran  sehingga pendinginan  pada cooling  tower tidak  dapat maksimal. Tujuan utama dalam penelitian ini
Indonesian Journal of Energy and Mineral (2023) Vol. 3 No. 1 https://doi.org/10.53026/IJoEM/2023/3.1/1035
adalah  untuk  menaikkan  efektivitas cooling tower.

## 2. Metode Penelitian
Penelitian  ini  dilaksanakan  di  PT.  Geo  Dipa Energi  Unit  Patuha  yang  terletak  di  Jl.  Raya Ranca Bolang KM 5, Kecamatan Pasir Jambu Ciwidey,  Kabupaten  Bandung,  Jawa  Barat. Waktu  pelaksanaan  penelitian  ini  dilakukan pada tanggal 28 Maret 2022 sampai dengan 3 Juni 2022. Penelitian diawali dengan melaku-
kan studi lapangan dan studi literatur. Dalam penelitian  ini  menggunakan  metode  kuanti- tatif karena data penelitian berupa angka.

## 3. Pembahasan
A.  Data Operasi Cooling Tower Data  operasi cooling  tower diperoleh  dari rata-rata  hasil  pengamatan  melalui control room ditunjukan dalam Tabel 1 dan Gambar 1 merupakan alur kerja dari cooling tower .
Tabel 1 . Data Operasi Cooling Tower Parameter Nilai Wet bulb temperature (Twb) 15,2˚C Temperatur udara masuk (TGi) 17˚C Temperatur udara keluar (TGo) 21˚C Temperatur air masuk (TLi) 44,1˚C Temperatur air keluar (TLo) 23,52˚C Temperatur make-up water (TWm) 20˚C Laju alir massa air keluar (Lo) 8969,583 ton/jam 8.969.583 Kg/jam Laju alir massa udara masuk (Gi) 212,4 Kg/jam Laju alir massa udara keluar (Go) 327.067,2 Kg/jam %RH masuk 80 %RH keluar 92
Gambar 1 . Alur kerja Cooling Tower

## B. Evaluasi Unjuk Kerja Cooling Tower
Bedasarkan  data  yang  diperoleh,  dilakukan perhitungan  unjuk  kerja cooling  tower de- ngan  menggunakan  persamaan  sebagai  be- rikut :
1) Analisa Kesetimbangan Massa Analisa  kesetimbangan  massa  dapat  dihitug dengan persamaan : Li + Gi = Lo + Go (1)
Selama  proses  pendinginan  di cooling  tower akan  terjadi  kehilangan  air.  Maka  perlu  di- lakukan penambahan air dengan persamaan sebagai berikut : Wm = We + Wd + Wb (2) Dimana : We = (0,00085).(Wc).(Tin-Tout) (3) Wd = 0,0002.Wc (4) 𝑊𝑏 = 𝑊𝑒−(𝑐𝑦𝑐𝑙𝑒𝑠−1)𝑊𝑑 𝑐𝑦𝑐𝑙𝑒𝑠−1 (5)
Dari persamaan diatas diperoleh hasil sebagai berikut ( Tabel 2 ).
Tabel 2. Hasil Perhitungan Neraca Massa Komponen Massa Masuk (Kg/jam) Massa Keluar (Kg/jam) Air 9.296.437,8 8.969.583 Udara 212,4 327.067,2 Evaporation loss - 162.622,58 Drift loss - 1.859,29 Blowdown - 52.348,24 Make-up water 216.830,11 - Total 9.513.480,31 9.513.480,31 2) Analisa Kesetimbangan Kalor Dalam  proses  pendinginan  air  pada cooling tower terjadi  proses  perpindahan  kalor  dari air  ke  udara.  Kalor  yang  masuk  dan  keluar belum tentu sama besar dikarenakan selama proses  perpindahan  kalor  tidak  hanya berpindah dari air ke udara, melainkan juga berpindah  ke  media  pendingin  pada cooling tower .  Kesetimbangan  kalor  dapat  dihitung dengan persamaan sebagai berikut : Kalor  Masuk  =  Kalor  Keluar  +  Kehilangan Kalor (6) Persamaan diatas dapat dijabarkan menjadi : QLi + QGi + QWm = QLo + QGo + QWe + QWd + QWb + Q loss (7) Dengan Q = m.h (8) Dimana h untuk air dan udara diperoleh dari tabel appendix dan grafik psychrometric chart. Dari persamaan diatas diperoleh hasil sebagai berikut ( Tabel 3 ).
Tabel 3. Hasil Perhitungan Neraca Kalor Komponen Kalor Masuk (KJ/jam) Kalor Keluar (KJ/jam) Air 1.716.754.575,65 884.759.667,12 Udara 8.814,6 18.969.897,6 Evaporation loss - 389.669.721,29 Drift loss - 343.351,37 Blowdown - 5.163.630,39 Make-up water 18.195.298,68 - Total 1.734.958.688,93 1.298.906.267,77 3) Efektivitas
Efektivitas cooling  tower dapat  dihitung dengan persamaan :
𝐸𝑓𝑒𝑘𝑡𝑖𝑣𝑖𝑡𝑎𝑠 =
𝑅𝑎𝑛𝑔𝑒
𝑅𝑎𝑛𝑔𝑒+𝐴𝑝𝑝𝑟𝑜𝑎𝑐ℎ 𝑥100% (9)
Dimana range dan approach : Range = Tin – Tout (10) didapatkan range 20,58˚C
Approach = Tout – Twb                             (11) didapatkan approach 8,32˚C .
Nilai approach ini sangat dipengaruhi kondisi lingkungan, karena nilai wet bulb temperature tidak  dapat  diatur  untuk  konstan  dan  selalu berubah tergantung waktu pengukurannya. Dari nilai range dan approach di atas, dapat dihitung  efektivitas  dari cooling  tower menggunakan persamaan (9) yaitu :
𝐸𝑓𝑒𝑘𝑡𝑖𝑣𝑖𝑡𝑎𝑠 = 20,58˚C
20,58˚C + 8,32˚C 𝑥100%
dan didapatkan efektifitas 71,21%.
C. Modifikasi Cooling Tower
Setelah diketahui besar efektivitas dari cool- ing  tower,  dilakukan  beberapa  cara  yang mungkin untuk meningkatkan efektivitas ini. Salah  satunya  adalah  dengan  melakukan
modifikasi  dari cooling  tower .  Berdasarkan data  pengoperasian  dan  perawatan cooling tower di  PT.  GEO  DIPA  ENERGI  Unit  Patuha hanya  mengalami  pembersihan  pada spray
nozzle untuk menaikkan efektivitas dan peng- gantian sudu  fan.  Komponen  lainnya  seperti header , pipa distribusi, dan film fill mengalami pengotoran dikarenakan umur ope-rasi yang lama.    Pembersihan cooling  tower terakhir kali dilaksanakan pada tahun 2019. Pada ta- hun ini, divisi maintenance melakukan pem- bersihan cooling  tower dan  modifikasi  pada pipa header dan pipa distribusi untuk mem- permudah dalam melakukan maintenance ke depannya.  Modifikasi  pada  pipa  header berupa  penambahan  flange  beberapa  buah dan pada pipa distribusi berupa pemotongan pipa distribusi menjadi tiga bagian. Gambar 2 dan Gambar 3 merupakan gambar 2D cool- ing  tower dimana  dilakukan  modifikasi  pipa distribusi dan pipa header.
D. Optimalisasi  Unjuk  Kerja
Cooling
Tower
Melalui  modifikasi  dan  pembersihan cooling tower dimana film fill juga diganti karena te- lah mengalami pengotoran yang parah. Pen- gotoran  ini  menyebabkan  penurunan  efek- tivitas  cooling  tower  sehingga  dengan  per- gantian  komponen  diharapkan  temperature air  keluar  turun  hingga  temperatur  desain. Dengan  menggunakan  metode  iterasi,  data temperatur  operasi  air  masuk  yang  di- gunakan tetap dan mengubah temperatur air keluar hingga batas temperatur air keluar de- sain diperoleh peningkatan efektivitas seperti ditampilkan pada Tabel 4 .
Selanjutnya,  dengan  menggunakan  tempera- tur air keluar maksimal sesuai desain,  di-hi- tung  nilai  neraca  massa  dan  neraca  kalor dengan  menggunakan  persamaan  sebelum- nya. Hasil perhitungan tampak pada Tabel 5- 6.
Tabel 4. Trial and Error Efektivitas Cooling Tower Temperatur Keluar (˚C) Range (˚C) Approach (˚C) Efektivitas (%) 23 21,1 7,8 73,01 22,5 21,6 7,3 74,74 22 22,1 6,8 76,47 21,5 22,6 6,3 78,20 21 23,1 5,8 79,93 20,5 23,6 5,3 81,66 20,2 23,9 5 82,70 Tabel 5. Hasil Perhitungan Neraca Massa Komponen Massa Masuk (Kg/jam) Massa Keluar (Kg/jam) Air 9.296.437,8 8.969.583 Udara 212,4 327.067,2 Evaporation loss - 118.857,13 Drift loss - 1.859,29 Blowdown - 61.093,09 Make-up water 251.745,51 - Total 9.548.459,71 9.548.459,71 Tabel 6. Hasil Perhitungan Neraca Kalor Komponen Kalor Masuk (KJ/jam) Kalor Keluar (KJ/jam) Air 1.716.754.575,65 760.172.159,25 Udara 8.814,6 18.969.897,6 Evaporation loss - 452.531.900,62 Drift loss - 343.351,37 Blowdown - 5.177.639,38 Make-up water 21.125.224,47 - Total 1.737.888.614,72 1.237.194.948,22
Indonesian Journal of Energy and Mineral (2023) Vol. 3 No. 1 https://doi.org/10.53026/IJoEM/2023/3.1/1035
Bedasarkan perhitungan di atas maka  evalu- asi dan optimalisasi unjuk kerja cooling tower ditunjukan pada Tabel 7 di bawah ini. Pada Tabel  7 tersebut  tampak  bahwa  efektivitas cooling  tower naik  dari  71,21  %  menjadi 82,70 %. Hal ini terjadi setelah dilakukan be-
berapa pergantian komponen dan menurun- kan temperature air keluar. Penurunan tem- perature air keluar tidak mengubah laju alir massa baik air maupun udara sehingga secara umum tidak merubah feed yang masuk ke da- lam cooling tower .
Tabel 7. Perbandingan Hasil Operasi Dan Optimalisasi Unjuk Kerja Cooling Tower Parameter Satuan Operasi Optimalisasi Wet bulb temperature (Twb) ˚C 15,2 15,2 Temperatur udara masuk (TGi) ˚C 17 17 Temperatur udara keluar (TGo) ˚C 21 21 Temperatur air ma- suk (TLi) ˚C 44,1 44,1 Temperatur air keluar (TLo) ˚C 23,52 20,2 Temperatur make-up water (TWm) ˚C 20 20 Laju alir massa air masuk (Li) Kg/jam 9.296.437,8 9.296.437,8 Laju alir massa air keluar (Lo) Kg/jam 8.969.583 8.969.583 Laju alir massa udara masuk (Gi) Kg/jam 212,4 212,4 Laju alir massa udara keluar (Go) Kg/jam 327.067,2 327.067,2 RH masuk % 80 80 RH keluar % 92 92 Make-up water Kg/jam 216.830,11 251.745,51 Kalor masuk KJ/jam  1.734.958.68 8,93 1.737.888.61 4,72 Kalor keluar KJ/jam  1.298.906.26 7,77 1.237.194.94 8,22 Kehilangan kalor KJ/jam  436.052.421, 16 500.693.666, 5 Efektivitas % 71,21 82,70

## 4. Simpulan
Setelah  melakukan  perhitungan  optimalisasi dan modifikasi pada cooling tower , diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Efektivitas cooling  tower dalam  kondisi operasi  sebesar  71,21  %  dengan  ke- hilangan kalor  436.052.421,16 KJ/jam.
2. Dengan melakukan modifikasi dan peng- gantian  beberapa  komponen cooling  to- wer membuat  efektivitas cooling  tower
naik. 3. Mengubah  temperatur  keluar  air menggunakan batasan temperatur
desain,  maka  didapatkan  efektivitas cooling tower maksimal 82,70%.
4. Semakin  tinggi  efektivitas cooling  tower maka  kebutuhan make-up  water akan semakin meningkat.
.

## Daftar Pustaka
[1]   Cengel, Yunus A. 2003. Heat Transfer A Practical  Approach.  Second  Edition. New York: McGraw-Hill Companies, Inc.
[2]   El-Wakil, M.M. 1988. Powerplant Tech- nology. New York: McGraw-Hill Compa- nies, Inc.
[3]   Marley.  2009.  Cooling  Tower  Funda- mentals. Second Edition. Overland Park, Kansas: SPX Cooling Technologies,inc.
[4] Perry,  Robert  H.  and  Green,  Don  W. 2008.  Perry’s  Chemical  Engineers’ Handbook  8ᵀᴴ  Edition.  New  York: McGraw-Hill Companies, Inc.
[5]   Stanford,  Herbert  W.,III.  2003.  HVAC Water Chillers and Cooling Tower. New York: Marcel Dekker, Inc.
[6]   http://www.uigi.com/UIGI_SI.PDF [7]     https://www.evapcoasia.com/technol- ogies/evaporative-cooling-101
[8]  https://www.evapco.com/ products/closed-circuit-coolers- evaporative/atwb-closed-circuit-cooler